Afin de créer des appareils et des technologies toujours plus efficaces, les chercheurs se tournent vers les nanomatériaux : des matériaux manipulés à l’échelle atomique ou moléculaire qui présentent des propriétés uniques. Ils viennent de mettre au point une nouvelle méthode utilisant de l’oxyde de graphite et des bactéries.

Du graphène produit grâce à des bactéries

En raison de sa capacité à conduire facilement l’électricité, ainsi que son extraordinaire résistance mécanique et flexibilité, le graphène constitue un nanomatériau révolutionnaire. Jusqu’à présent, l’obstacle majeur à l’adoption de ce matériau pour des applications plus vastes était de parvenir à le produire à grande échelle, tout en conservant ses propriétés étonnantes. Mais cette nouvelle méthode plus économique, plus rapide et plus respectueuse de l’environnement que les procédés chimiques pourrait permettre la création de technologies informatiques et d’équipements médicaux innovants.

Le graphène est extrait du graphite, le matériau que l’on retrouve dans un crayon ordinaire. Avec très exactement un atome d’épaisseur, il s’agit du matériau bidimensionnel le plus mince et le plus résistant connu des chercheurs. Selon Anne S. Meyer, professeure agrégée de biologie à l’université de Rochester et co-auteure de l’étude : « Il faut de grandes quantités de graphène pour des applications réelles. Sa production à grande échelle est compliquée et donne généralement du graphène plus épais et moins pur. C’est précisément ici qu’intervient notre travail. »

La méthode imaginée par les chercheurs consiste en l’exfoliation du graphite afin de produire de l’oxyde de graphène, qui est ensuite plongé dans une solution contenant des bactéries Shewanella qui vont le débarrasser de ses particules d’oxygène et ainsi décupler sa conductivité.

Suite à l’exfoliation du graphite, l’oxyde de graphène obtenu est plongé dans une solution contenant des bactéries qui vont entraîner sa réduction et améliorer sa conductivité © University of Rochester

De nombreuses applications envisageables

Comme l’a précisé Meyer : « L’oxyde de graphène est facile à produire, mais se révèle peu conducteur en raison des nombreuses particules d’oxygène qu’il contient. C’est là que vont intervenir les bactéries. » Doté de remarquables propriétés conductrices, le graphène produit en laboratoire par les chercheurs se révèle par ailleurs plus mince et plus stable que celui créé chimiquement, et peut être stocké plus longtemps, ce qui le rend parfaitement adapté à toutes sortes d’applications, y compris la fabrication de biocapteurs à transistor à effet de champ (FET) ou d’encre conductrice.

Nécessitant l’utilisation de matériaux hautement conducteurs, ces biocapteurs sont notamment utilisés dans le domaine médical : ils vont détecter les molécules biologiques et peuvent être utilisés pour surveiller en temps réel la glycémie d’une personne diabétique. Tandis que les encres conductrices constituent « un procédé plus simple et plus économique pour produire des circuits électriques par rapport aux technologies traditionnelles », et pourraient par exemple être utilisées pour fabriquer des claviers d’ordinateur, des circuits imprimés ou être appliquées sur des matériaux comme le tissu ou le papier.

Les chercheurs ont également mis au point une technique de « lithographie bactérienne » afin de créer des matériaux à base de graphène dont une seule des faces est conductrice, qui pourrait mener au développement de nouveaux matériaux nanocomposites avancés.

Egorov Artem / Shutterstock.com

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